Повышение качества сушки пиломатериалов

УДК 674.047.3

Д. П. Бабич, младший научный сотрудник (БГТУ);

В. Б. Снопков, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Проведены исследования по улучшению качества сушки пиломатериалов. Основным направлением проведенной работы являлось уменьшение внутренних напряжений в древесине. Установлено, что добиться уменьшения внутренних напряжений возможно путем изменения режима кондиционирования пиломатериалов после сушки.

Researches on improvement of quality of drying of saw-timbers are conducted. The core on-board spent works was reduction of internal pressure in wood. It is established what to achieve reduction of internal pressure probably by change of a mode of air-conditioning of saw-timbers after drying.

Введение. Сушка пиломатериалов - это важнейшая операция в технологии деревообработки. Она, помимо придания материалу требуемой влажности, обеспечивает сохранность древесины и улучшение ее свойств. В процессе сушки в лучшую сторону изменяются физико-механические, технологические, эксплуатационные и другие свойства древесины. В зависимости от достигаемого результата качество сушки подразделяют на категории. Согласно [1], в зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов (заготовок) установлены четыре категории качества сушки.

В связи с тем, что все больше производителей продукции из древесины в нашей стране внедряют новые технологии сушки древесины и устанавливают на предприятиях сушильные камеры зарубежных фирм, было решено исследовать качество сушки пиломатериалов в таких камерах. По итогам проведенных исследований [2] установлено, что, исходя из показателей средней конечной влажности, отклонения конечной влажности отдельных досок от средней влажности штабеля и перепада влажности по толщине, высушенные пиломатериалы соответствуют I категории качества сушки. Однако условный показатель остаточных напряжений в древесине, высушенной в камере СЬаШШ, составил 11,5%, а в камере 8есеа - 5,5%, что в 2,8-7,7 превышает нормативные требования для II категории качества.

Таким образом, полученные результаты выявили необходимость проведения работ, направленных на поиск путей уменьшения величины внутренних напряжений, возникающих в древесине при сушке.

Целью данной работы являлась разработка способов повышения качества сушки пиломатериалов в сушильных камерах зарубежных производителей.

Методика проведения исследований. Традиционным способом снижения величины внутренних напряжений в сохнущей древесине является процесс влаготеплообработки (ВТО), который может быть проведен в середине процесса сушки (промежуточная ВТО) или в его конце

(конечная ВТО). Однако ВТО - энергоемкий процесс, который, к тому же, возможен лишь в камерах, использующих в качестве теплоносителя водяной пар. В силу указанных причин в современных сушильных камерах от него практически полностью отказались. Нами было сделано предположение, что снизить остаточные внутренние напряжения можно при изменении режима проведения операции кондиционирования.

Исследования проводили в сушильных камерах марки 8есеа филиала «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги» при сушке сосновых пиломатериалов толщиной до 35 мм. Пиломатериалы высушивались до конечной влажности 9%. Режим, используемый при проведении исследования, приведен в табл. 1.

Таблица 1

Режим сушки пиломатериалов из древесины сосны толщиной до 35 мм в камерах 8есеа

Стадия сушки Влажность древесины, % Температура агента сушки, °С Равновесная влажность, % Продол-житель-ность, ч

Нагрев - 45 18,0 -

Прогрев - 45 16,0 4

Сушка > 70 45 15,6 -

70-60 45 14,7 -

60-50 48 14,0 -

50-40 50 13,3 -

40-30 50 12,7 -

30-25 55 10,9 -

25-20 55 8,3 -

20-15 60 6,0 -

15-9 60 3,8 -

Кондиционирование 65 10 4

Охлаждение 40

Переменными факторами являлись:

1) продолжительность процесса кондиционирования;

2) равновесная влажность при кондиционировании.

Деревообрабатывающая промышленность

175

В эксперименте факторы принимали значения, указанные в табл. 2.

Таблица 2

Экспериментальные режимы кондиционирования

Равновесная Продолжи- Равновесная Продолжи-

влажность, % тельность, ч влажность, % тельность, ч

10,0 4 15,0 6

10,0 8 15,0 8

10,0 12 15,0 10

15,0 4 15,0 12

В автоматизированную систему управления сушильной камерой заносили параметры одного из экспериментальных режимов кондиционирования. Затем проводили сушку пиломатериалов, по окончании которой из разных мест сушильного штабеля отбирали 9 досок для определения показателей качества сушки. От выбранных досок отпиливался отрезок длиной 1,0 м. Из каждого отрезка со стороны внутреннего торца выпиливали секцию влажности и силовую секцию для определения остаточных внутренних напряжений.

Силовые секции после выдержки в сушильном шкафу при температуре 103 ±2 °С в течение 2-3 ч раскраивали на двузубые гребенки по схеме, приведенной на рис. 1.

За условный показатель внутренних напряжений принимается относительная деформация

зубцов / %, вычисляемая для каждой секции по формуле

100(5 -

21

где - размеры секции, указанные на рис. 1, мм; I - длина зубца, мм.

10 мм

51

5 мм

Рис. 1. Схема раскроя силовой секции при толщине доски до 40 мм

Показатели остаточных внутренних напряжений, определенные по описанной выше методике, сравнивали с нормативными значениями [1].

Результаты исследований. Результаты определения остаточных внутренних напряжений в древесине, высушенной с использованием экспериментальных режимов кондиционирования, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Влияние режима кондиционирования на величину условного показателя внутренних напряжений

Режим кондиционирования Размеры силовой секции, мм Условный показатель внутренних напряжений, %

Равновесная влажность, % Продолжительность, ч 5 51 1 /г /ср

10 4 31,5; 32,4; 31,4 32,1; 31,7; 30,9 31,2; 31; 31 19,7; 18,4; 18,1 16,8; 14,5; 20,1 19,2; 24,4; 21,1 100 5,90; 7,00 7,65; 8,60 6,00; 3,30 6,65 5,40 4,95 6,16

10 8 31,6; 30,8; 31,3 31,1; 31; 31,8 31,5; 31,2; 31 22,3; 19,7; 22,1 23,2; 24,1; 16,7 23,4; 22,9; 21,3 100 4,65; 5,55 3,95; 3,45 4,05; 4,15 4,60 7,55 4,85 4,76

10 12 32; 31,4; 31,1 31; 31; 31,5 31,8; 31,2; 30,7 23,4; 22,1; 24,5 23,1; 22,3; 21,2 22,7; 23,9; 24,3 100 4,30; 4,65 3,95; 4,35 4,55; 3,65 3,30 5,15 3,20 4,12

15 4 32,1; 31,6; 31 31; 30,7; 31,6 31,2; 30,9; 31 20,1; 20,8; 17,9 19,6; 23,2; 24,9 18,3; 19,4; 20,5 100 6,00; 5,40 5,70; 3,75 6,45; 5,75 6,55 3,35 5,25 5,36

15 6 31,4; 31,2; 32,1 31,6; 30,5; 30,7 30,2; 31,2; 31,3 21,3; 23,4; 20,4 22,8; 20,6; 19,3 18,9; 22,1; 23 100 5,05; 3,25 3,67; 4,13 5,65; 4,55 5,85 5,70 4,15 4,67

15 8 31,0; 30,5; 31,1 31,7; 31,2; 32,3 31,3; 31,8; 30,9 23,5; 19,5; 23,0 21,5; 25,1; 23,5 24,9; 21,9; 23,8 100 3,13; 5,50 5,10; 3,05 3,20; 4,95 4,05 4,40 3,55 4,10

15 10 31,2; 31,4; 30,7 31,0; 31,2; 31,4 31,3; 31,5; 30,8 22,1; 22,8; 24,5 25,1; 22,7; 23,7 23,6; 25,7; 25,1 100 4,55; 3,58 2,95; 3,54 3,21; 2,42 3,10 3,85 2,85 3,34

15 12 31,6; 31,0; 31,6 31,0; 32,4; 31,6 31,3; 31,0; 31,9 26,5; 25,5; 23,4 28,7; 24,1; 23,6 23,1; 27,1; 25,7 100 2,55; 2,75 1,15; 3,46 4,10; 1,95 4,13 4,00 3,10 3,02

0х

Й «

^ S $ «

со

S

о а

я

X

5

и и

(D

6

«

2

1

2

2

4 6 8 10 12

Продолжительность кондиционирования, ч

Рис. 2. Зависимость условного показателя внутренних напряжений от продолжительности кондиционирования: 1 - равновесная влажность 10%; 2 - равновесная влажность 15%

14

Полученные результаты обобщены в виде графических зависимостей условного показателя внутренних напряжений от продолжительности кондиционирования (рис. 2).

Из полученных результатов следует, что увеличение продолжительности кондиционирования пиломатериалов после сушки приводит к заметному снижению остаточных внутренних напряжений. Так, например, после четырехчасового кондиционирования величина условного показателя внутренних напряжений в древесине составляет 6,16 и 5,36% для равновесной влажности 10 и 15% соответственно. Увеличение продолжительности этой операции до 12 ч позволило уменьшить условный показатель до 4,12 и 3,02%, т. е. в 1,5-1,8 раза. Влияют на величину внутренних напряжений и параметры обрабатывающей среды. Чем выше равновесная влажность, а значит, и относительная влажность среды, тем менее напряженной получается высушенная древесина. При одинаковой продолжительности кондиционирования равновесная влажность 15% обеспечивает получение условного показателя внутренних напряжений в 1,15-1,35 раза меньше по сравнению с равновесной влажностью 10%.

Однако следует отметить, что даже лучшее из полученных значение показателя остаточных внутренних напряжений превышают нормативное значение для II категории качества сушки (2%).

Заключение. Проведены исследования повышения качества сушки древесины. Установлено, что уменьшить условный показатель внутренних напряжений возможно путем изменения режима кондиционирования. Увеличивая продолжительность этой операции с 4 до 12 ч, а равновесную влажность - с 10 до 15%, удалось уменьшить внутренние напряжения более чем в 2 раза.

Литература

1. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины / Центральный науч.-исслед. ин-т механ. обраб. древесины. - Архангельск, 1985. - 140 с.

2. Бабич, Д. П. Исследование режимов сушки пиломатериалов в промышленных сушильных камерах СЬаШШ и 8еееа / Д. П. Бабич // Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. - 2010. - Вып. XVIII. - С. 215-219.

Поступила 14.03.2011

8

7

6

5

4

3