Сушка древесины

Сушка древесины в сушильных камерах технология

Одним из факторов, влияющих на свойство древесины, является влажность, т.е. количество воды, находящееся в древесине.

Древесина с повышенной влажностью не прочная и в модельном производстве не используется, так как свободная влага ухудшает ее механические свойства. Кроме того, древесина с повышенной влажностью плохо склеивается, а при высыхании уменьшается в размерах и не обеспечивает получение нужных размеров изделия. Обрабатывать влажную древесину  трудно, поэтому древесину подвергают сушке, это повышает ее стойкость  против загнивания, увеличивает прочность, уменьшает ее плотность и способность к короблению и растрескиванию. Сущность сушки  состоит в испарении из нее воды.

Применяют следующие виды сушки: естественную (воздушную) – выдерживание древесины под действием атмосферного воздуха; искусственная – удаление валги при повышенной температуре в сушильных камерах. Воздушная сушка – наиболее простой способ , но длительный. Эта сушка продолжается до  двух лет.

Более распространенный способ сушки – искусственный. Преимущество этого способа заключается в следующем: во много раз сокращается срок сушки пиломатериалов; влажность древесины доводится до степени, отвечающей требованиям технологии  изготовления модельных комплектов; повышается качество древесины, так как исключается возможность  развития гнили (синевы), а также появления  грибков и других пороков.

Камерные сушила бывают воздушные, паровые, газовые и электрические. Наибольшее распространение получили воздушно-паровые сушила. В них воздух нагревается перегретым паром, для циркуляции которого служат паровые трубы, калориферы или батареи. Такие сушила обеспечивают необходимую температуру и влажность воздуха в сушильной камере и наиболее выгодны и удобны в эксплуатации.

Воздушно-паровые сушила бывают двух видов: периодического и непрерывного действия (туннельные). Сушила обоих типов бывают  с естественной циркуляцией воздуха и с принудительной.  Ввиду ограниченного  потребления  древесины по сравнению с деревоотделочными заводами   сушку пиломатериалов в условиях модельного производства  целесообразно  выполнять  в камерных сушилах  периодического действия.

Сушило периодического действия отличается от сушила непрерывного действия  тем, что материал в нем находится в неподвижном состоянии в течение  установленного времени.

Камерное сушило периодического действия отличается от сушила непрерывного действия тем,  что материал в нем находится в неподвижном состоянии в течение установленного времени.

Камерное сушило периодического действия загружается  и разгружается  целиком, сушило же  непрерывного действия – постепенно. В камерные сушила пиломатериалы загружают только с одной стороны. Для облегчения загрузки и выгрузки материал  укладывают штабелем на специальные тележки, используя для этой цели  электропогрузчики с вилочными захватами.

Доски размещают рядами на прокладках из сухой древесины шириной 35-40 мм и толщиной 25 мм, которые располагаются по вертикали  строго одна  под другой ,  а по горизонтали расстояние  между прокладками составляет 600 – 1000 мм, уложенным  на уровне пола камеры. Пол в камере делают решетчатыми.

На рис а показана схема сушильной камеры периодического действия с естественной циркуляцией воздуха, из которой несложно уяснить технологический процесс сушки  поиломатериалов в камерных сушилах. В нижней части камеры  установлены  нагревательные приборы – калориферы1.  Воздух впускается через каналы2, находящиеся под калориферами. Нагретый воздух при прохождении через калорифер поднимается вверх и омывает весь штабель древесины,  при этом воздух,  несколько увлажняясь, становится тяжелее и опускается вниз  сквозь штабель. Выйдя из под штабеля, воздух частично  удаляется наружу через  вытяжные трубы4, а остальная его часть, смешиваясь с вновь  поступившим, еще не увлажненным воздухом,  проходят опять  через калориферы, нагревается и совершает прежний цикл.

схема сушки древесины

                            схема сушки древесины

Удаление насыщенного парами воды воздуха целесообразно осуществлять принудительно, т.е. с помощью вентилятора,  устанавливаемого  обычно в вытяжном канале. Температура воздуха в камере  регулируется путем впуска пара в калориферные трубы.  Влажность воздуха в камере регулируют, открывая и  закрывая заслонки, но чаще впуском  порции пара. Для этой цели под калориферными  трубами устанавливают  трубу 3 с отверстиями  по  толщине тела и заглушенным концом, и через нее, по мере надобности, подается пар.

Продолжительность сушки материала зависит от  породы дерева, его толщины, налиячия в нем влаги, а также режима сушки.  Например, сосновые доски толщиной до  25 мм при влажности 50% высыхают  до влажности 12% за 3 суток, а доски толщиной 90 мм – до такой же влажности за 19 суток.

Режим сушки зависит от породы древесины и толщины пиломатериалов. Чтобы доски при сушке не трескались и не коробились, применяют предварительное  пропаривание их, для чего  в камеру  подают влажный пар. Вначале их прогревают  в течение 1-2 часов  при температуре 50ᴼС. После проварки повышают  температуру до 60ᴼС, затем повторяют проварку  и, если необходимо, пропаривают до  трех раз. При правильном режиме сушки древесина не претерпевает большой деформации.

Мягкие породы древесины сушат  при температуре 40-75ᴼС, твердые  —  при 35-55ᴼС. Температура сушки пиломатериалов не должна превышать  80ᴼС, так как при более высокой  температтуре изменяется структура поверхностных слоев  древесины, т.е. происходит  как бы  закалка материала. Такой материал  трудно  обрабатывать режущими инструментами.

В начале сушки  воздух должен иметь  сравнительно  высокую влажность  и небольшую температуру.  Чем выше влажность  древесины, тем большее  количество влаги  должен содержать  вводимы в камеру воздух во избежание  растрескивания дерева. Затем по мере высыхания материала температуру воздуха  повышают, а влажность снижают до  минимума.

Между содержанием влаги в древесине и влажностью воздуха получается определенная зависимость, которая определяется  при помощи психрометра- прибора для определения температуры и относительной влажности  воздуха в сушилах.

Для сушки пиломатериалов хвойных  и лиственных пород  разных размеров на большинстве заводов  в модельных цехах применяют  паровоздушные камеры периодического действия с побудительной реверсивной циркуляцией.

Выгруженный пиломатериал из сушки (высушенный при температуре 60-70ᴼС до влажности 10-12%) перед пуском его в производство выдерживают  в условиях  производственного цеха в течение 2-3 суток для освобождения древесины от  внутренних  и поверхностных  напряжений (нормализация), полученных в результате сушки.

Кроме паровоздушных  сушильных камер  существуют газовые камеры. В сушильной газовой камере периодического действия для испарения влаги используется бездымный газ, получаемый в топке при сжигании сырых древесных отходов , который посредством  осевого высоконапорного вентилятора  нагнетается  через газоходы на штабеля  пиломатериалов. В конструкции камеры  предусмотрено  паровое  увлажнительное устройство.

В деревообрабатывающей промышленности  применяются газовые сушила  периодического действия, работающие  на природном газе, с наличием топки, в которой  температура газа  достигает  1000-1300ᴼС, но после циркуляции  в камере смесь  подается  при температуре   около 100ᴼС. Рабочая газовая смесь бездымна. Пиломатериалы, высушенные в правильно  работающих газовых камерах не темнеют. Каждая из сушильных камер вмещает  четыре  штабеля досок объемом  каждый – 1,8х2,6х6,5 м. Газовые камеры используют  для рядовой  сушки пиломатериалов хвойных пород.

Пиломатериалы можно сушить  скоростным методом в электросушилах  токами высокой частоты. Сушка с применением токов  высокой частоты  продолжается всего несколько часов, при этом  материал высушивается равномерно, без получения трещин и коробления. Брак древесины при такой сушке  значительно меньше, чем в паровых  и газовых сушилах, и составляет не более  5%.

Особенности нагрева полупроводников и диэлектриков, к которым относится и дерево, в высокочастотном электрическом  поле  заключается в том, что тепло выделяется  непосредственно в нагреваемом материале  и температура материала может повышаться в течение  небольшого  времени. Например, влажная доска может быть  нагрета до 100ᴼС за 3 минуты.  Древесина одновременно  прогревается по всей толщине. Мощность тока, поглощаемая  материалом, может регулироваться  путем подбора и изменения параметров  электрического поля.

Установки для нагрева пиломатериалов в высокочастотном электрическом поле удобны и не требуют  большой подготовки  для их испытания.  Продолжительность сушки сосновых досок при диэлектрическом нагреве  сокращается более чем в 20 раз по сравнению  с продолжительностью сушки в камерных сушилах (см. таблицу)

Продолжительность сушки сосновых досок

Толщина досок,  ммВлажность, %Продолжительность сушки, м
начальнаяконечнаяВ камерных сушилахВ высокочастотном электрическом поле
255012723
5050121445
90501245610

 

На рис 6 б показана схема сушки древесины в высокочастотной установке с вертикально расположенными электродами, применяются также и горизонтальные электроды, располагаемые между  рядами досок в штабеле.

Для сушки дерева применяют электроды в виде металлических листов  и в виде сетки. Целесообразнее применять электроды в виде сетки, так как сетка более плотно соприкасается  с древесиной.  Такие электроды обеспечивают не только равномерное  распределение электрического поля, но способствует также более эффективному  удалению паров влаги.

При сушке пиломатериалов  расход электроэнергии  на 1 кг удаляемой воды  составляет примерно 2-2,5 кВт/ч. Высококачественные установки  для диэлектрического нагрева  могут применяться не только для сушки пиломатериалов различных пород, но и для склеивания различных модельных заготовок.

Применение токов высокой частоты в модельном производстве значительно повышает качество  изготовляемых модельных комплектов и производительность труда. Однако большой расход электроэнергии и высокая стоимость электрооборудования  пока ограничивают применение в модельных цехах  высокочастотных сушилок.

Применяется скоростной способ промышленной  сушки  пиломатериалов также и в горячих жидкостях, как, например, в петролатуме,  креозотовом масле, сере. Наибольшее распространение получила сушка  в петролатуме.

Петролатум – продукт отхода, получаемый на нефтеперегонных заводах  в виде мази соломенно-желтоватого цвета. По своему составу  петролатум  представляет смесь  парафина и церезина. Температура плавления его около 60ᴼС, температура вспышки  около 250ᴼС.

Пиломатериал равной толщины укладывается (как и для паровоздушной сушки штабелем) в металлический контейнер и погружается в ванну (бак0 с нагретым петролатумом  до температуры 100-130ᴼС. Обычно такие ванны делают объемом для размещения  в них двух контейнеров.

Петролатума  в ванну  закладывается такое количество, чтобы после погружения  в енего двух контейнеров с пиломатериалами, уложенными штабелями (с прокладками) и плотно стянутыми  приспособлениями, уровень расплавленного петролатума  был бы ниже  на 700-800 мм верхних краев ванны.  Это необходимо делать для того, чтобы во время испарения воды и древесины бурное пенообразование  не переливало  бы через края ванны.

Нагрев и поддержание заданной температуры петролатума  осуществляется с помощью устройства  из цельнотянутых  газовых труб  диаметром 125 мм, установленного несколько выше  дна ванны. Вода из пространства  между дном ванны  и паровым регистром, образующаяся  во время сушки  пиломатериала, удаляется через спусковой кран  в дне ванны. К тому же и дно ванны имеет небольшой уклон в сторону спуска воды.

По истечению определенного интервала времени  контейнер с пиломатериалом с помощью тельфера или крана извлекают  из ванны, наклоняют над ней для стока петролатума  в течение 3-5 минут, затем подают в цех  или на склад для разгрузки. Конечную влажность в древесине определяют электронным влагомером или обычным весовым методом контрольных образцов. Температуру петролатума  замеряют термопарами.

Сушить пиломатериалы в петролатуме  можно с любым  наличием влаги.  Конечная влажность может быть доведена  до 8-12 % и ниже. На просушку древесины в петролатуме  времени затрачивается в несколько раз меньше, чем на сушку в паровоздушных  камерах. Например, сосновые доски толщиной до 30 мм с начальной влажностью 50 % высыхают до влажности 10% за 5 часов. Стоимость сушки значительно дешевле паровоздушной. Однако высушенная в петролатуме  древесина по своим  механическим качествам несколько уступает  качеству древесины,  высушенной в паровоздушных камерах и в электросушилках.  Поверхность пиломатериалов  загрязняется, увеличиваются отходы  за счет строгания  и обрезания концов досок.

При выборе способа сушки  пиломатериалов учитывают  характер производства, объем и качество  выпускаемых модельных комплектов, а также предъявляемые  требования  к качеству пиломатериала, из которого изготавливаются модели.  Кроме того, учитывают удобство в обслуживании  сушильных камер, их экономичность , обеспечение качества сушки и безопасность  в пожарном отношении.