Деревообрабатывающее оборудование
и комплексный инжиниринг

Метроном для сушильной камеры

У дерева, как известно, есть душа. Не зря же из него изготовляют большую часть музыкальных инструментов. Но ту же скрипку, к примеру, не сделаешь просто так - из доски. Доска, по меньшей мере, должна быть сушёной. Хорошая мебель в чём-то сродни музыкальному инструменту - по крайней мере, должна жить столько же. И для её изготовления процесс сушки так же важен. И для деревянного дома…Да что говорить, без сушки из дерева не сделаешь вообще ничего толкового…

Вот что об этом пишет наш старый знакомый американский профессор Брюс Ходли, известный своей любовью к дереву, в своей статье "Как сохнет древесина":

Сушка древесины

Фаза 1                Фаза 2               Фаза 3

Возьмём несушёную доску и попробуем высушить её радикальным образом, в духовке. Представим себе её срез на достаточном удалении от краёв, как показано на схеме 1. Первоначально содержание влаги по всей доске равномерно превышает точку насыщения. На стадии I наш образец не имеет дефектов и напряжений, поскольку, хотя влага и выходит с поверхности, сжатие, вызванное потерей влаги, ещё не началось. Постепенно, содержание влаги на поверхности опускается ниже точки насыщения. Тогда слой древесины, прилегающий к поверхности, называемый "оболочкой" (в противовес внутренней зоне, именуемой "сердцевиной"), начинает сжиматься - или, по крайней мере, хочет сжаться. Но он не может сжаться настолько, насколько ему хочется, так как набухшая сердцевина держит его в увеличенном объёме. Таким образом, оболочка создаёт напряжение по направлению перпендикулярно волокну с внешней стороны доски (фаза II). Если это напряжение превышает уровень прочности древесины, возникают трещины на пласти, стремящиеся снять часть напряжения (рис. 1). В то же время, окружающее напряжение растяжения оболочки вокруг сердцевины подвергает сердцевину сжатию. Это напряжение сжатия в сочетании с капиллярным напряжением несвязанной влаги, выходящей из клеток, может вызвать внутренний изгиб клеточной структуры сердцевины, именуемый "коллапсом", что может привести к серьёзной деформации доски (рис. 2).

Рис.1
Рис.2

Но давайте предположим, что напряжения не настолько сильны, чтобы вызвать трещины на пласти, или коллапс. Оболочка, тем не менее, продолжает высыхать, находясь, по отношению к своему состоянию, в увеличенном объёме. Процесс сушки продолжается, и влажность оболочки выравнивается на низком уровне. Теперь начинает высыхать сердцевина, её влажность постепенно падает ниже точки насыщения и пытается сжаться (приближается фаза III). В то время как сердцевина пытается принять меньший размер, она не просто тянет оболочку по направлению вовнутрь, но постепенно создаёт реверс напряжений, таким образом, что сама сердцевина, которую оболочка тянет наружу, начинает испытывать напряжение, а оболочка начинает испытывать сжатие. Наступила фаза III, и теперь весь объём древесины находится под воздействием реверсных напряжений.

Оболочка испытывает сжатие, и все трещины на пласти, которые могли возникнуть во время фазы II, теперь закрываются. Если реверсное напряжение сердцевины достаточно велико, может произойти внутреннее растрескивание древесины ("трещина усушки"). Трещина усушки (рис. 3) - это один из худших дефектов, которого можно ожидать от древесины. Эти внутренние дефекты нередко бывают продолжением трещин на пласти, возникших во время фазы II. Даже если доска в итоге имеет равномерное содержание влаги, она сохранит внутренние напряжения. Если её распилить пополам, то половины выгнутся навстречу друг другу, как на рис. 4.

Рис.3
Рис.4

Можно провести простой эксперимент в домашних условиях: возьмите отрезок свежеспиленной дубовой доски, замажьте торцы клеем ПВА и положите в духовку при 900. Через день-два вы с большой долей вероятности получите доску с мощными внутренними напряжениями.

В этом и кроется заколдованный круг, "ловушка-22", загадка процесса сушки. Движение влаги не будет происходить ни в каком ином направлении, кроме как от области большей влажности по направлению к области меньшей влажности. Поэтому, для того, чтобы выгнать влагу из древесины, вам необходимо создать градиент влажности, то есть, равномерное изменение влажности по объёму древесины. Если градиент будет недостаточно крут, влага будет перемещаться еле-еле. Если сделать его слишком крутым, резкий перепад влажности приведёт к резкому перепаду сжатий, разовьются напряжения. Чтобы их не вызывать, градиент должен быть "средним", но тогда сушка будет длиться долго. Так что необходима гармония, поиск компромисса между скоростью сушки и допустимыми дефектами.

В сушильной камере, оборудованной системой увлажнения, обычно процесс начинается при достаточно высоком уровне влажности и при относительно невысокой температуре. Постоянно проводится контроль образцов. Когда содержание влаги в древесине достигает определённого уровня, температуру повышают и одновременно снижают влажность. Последовательность таких шагов и составляет расписание сушки, который формируется во многом эмпирически. Путём тщательного контроля влажности, температуру можно завышать, для ускорения перемещения влаги из сердцевины в оболочку, без создания опасно крутого градиента влажности.

Для ускорения процесса позволительно даже частично оставлять внутренние напряжения (но только не настолько сильные, чтобы образовать трещины усушки), до самого конца цикла, когда они будут сняты. Это делается на последней стадии, когда древесина достигла требуемой "сухости", причём оболочка "пересушивается" до содержания влаги меньшего, чем желаемое. Затем, последним шагом в расписании сушки, влажность повышается. Таким образом, влага снова вводится в оболочку для снятия остаточного градиента и напряжений, вызванных им. Эта стадия "кондиционирования" создаёт древесину равномерной влажности и свободную от напряжений.

Оператор сушильной камеры осуществляет постоянный контроль автоматики, если таковая имеется, а если нет, то снимает показания влажного и сухого термометров, контролирует уровень влажности внутри камеры, периодически проверяет влажность древесины влагомером, выпиливает из досок контрольные образцы для их проверки в лабораторных условиях - в общем, не сидит на месте, приобретая, таким образом, полезные, нужные знания для достижения полного совершенства...

Некоторое время спустя, оператор-"маэстро" после кондиционирования отпилит образец, выпилит в нём фигуру камертона и посмотрит на неё. Если "вилки" сошлись вовнутрь, как на рис. 4, значит, не все напряжения ещё сняты, и к совершенству следует продолжать стремиться. Если же они параллельны - всё, кода, аплодисменты.

Список номеров