Сушка древесины. Способы, преимущества и недостатки

При изготовлении пиломатериалов как правило используется свежесрубленная древесина. Она лучше поддается обработке, однако обладает  высокой влажностью. В процессе естественного высыхания  линейные размеры и объем заготовок из древесины будут уменьшаться. Поэтому перед тем, как использовать пиломатериал по назначению, необходимо удалить из него всю излишнюю влагу, снизив показатели влажности до необходимых значений - т.е. подвергнуть процессу сушки.  Это не только предотвратит деформацию изделий в ходе эксплуатации, но и поможет избежать появления грибка, гниения, нежелательного изменения цвета и т.д.

Усушку пиломатериалов необходимо учитывать при распиловке. Для этого при раскрое устанавливаются припуски по толщине и ширине. По длине пиломатериал усыхает незначительно, поэтому этим показателем можно пренебречь. 

 В деревообрабатывающей промышленности сушка изделий производится как естественным путем (усыхание материала под воздействием атмосферы), так и искуственно с использовании различных технических средств. Наибольшей популярностью  пользуются методы естественной и камерной сушки (например, при изготовлении обрезной доски).  Разберем, какие достоинства и недостатки имеют наиболее распространенные методы сушки пиломатериалов.  

 Виды сушки пиломатериалов

Естественная (атмосферная) сушка

Способ, использующийся испокон веков, не потерял актуальности и по сей день благодаря простоте и дешевизне. Сушка происходит в ходе естественных процессов испарения под воздействием тепла и движения воздуха. Заготовленный пиломатериал складывается под навесом на специальных  фундаментах, в которых оставляются зазоры для вентиляции. Навес устанавливается для защиты от осадков и агрессивного воздействия солнца, но по сути просушивание происходит на открытом воздухе. 

Преимущества:

• Экономичность - в сравнении с любыми другими методами себестоимость этого вида сушки минимальна.

• Технологическая простота - для организации потребуются только навесы, которые можно поставить где угодно, а сам процесс сушки происходит без специального контроля. 

• За счет продолжительности процесса высыхание происходит равномерно, что снижает вероятность появления трещин. 

Недостатки:

• Влажность древесины при естественной сушке можно снизить только до 18—22%.

• Высокая продолжительность процесса - от нескольких недель до года, большая зависимость от погодных условий (температура и влажность воздуха) и времени года. Здесь можно говорить и о неэффективном использовании площадей, и о большом цикле производства, что в конечном итоге ведет к потерям возможной прибыли.

• Процесс сушки невозможно регулировать, что не всегда позволяет получить желаемый результат.

 Камерная (искусственная) сушка

 Конвективные сушильные камеры

Сушка производится в камерах за счет нагрева воздуха и интенсивной циркуляции. В зависимости от конструкции камеры, циркуляция может быть как естественной, так и принудительной, с использованием вентиляторов.  Нагрев воздуха осуществляется калориферами, по которым пропускается пар  пар  (паровоздушыне камеры) или топочные газы (газовые камеры).

Преимущества:

• Влажность пиломатериала можно понизить до 10%.

• Процесс сушки можно регулировать по температуре и интенсивности, исходя из вида пиломатеирала, что позволяет снизить вероятность растрескивания, деформаций.

• Значительное сокращение сроков сушки по сравнению с естественной.

• Требуется меньше производственных площадей.

Недостатки:

• Отсутствие мобильности (в отличие от мобильных навесов, конвективная камера  - это стационарное сооружение).

• Камерная сушка требует значительно больших финансовых вложений, чем при организации естественной сушки. 

• Чрезмерно интенсивная сушка приводит к к появлению больших трещин. Если неправильно рассчитать нужную температуру, верхние слои древесины высохнут и дадут усушку, тогда как внутренние останутся влажными - и с прежними размерами, что и приводит к трещинам верхних слоев. 

 Вакуумные сушильные камеры

Проводится в камерах при полном извлечении воздуха - т.е. в вакууме. Процесс сушки проводится при высоком давлении и низкой температуре (700 мм рт. ст/45С). В созданных условиях происходит впитывание влаги внешними слоями древесины от более глубоких. Таким образом снимаются внутренние напряжения древесины и вероятность деформации и возникновения трещин снижается. 

Достоинства: 

• Меньшая вероятность растрескивания материала по сравнению с естественной и камерной сушкой 

• Быстрая скорость сушки.

• Подходит для любых пиломатериалов

• При вакуумном способе сушки происходит удаление излишней смолы. 

Недостатки:

•  Большие затраты на электроэнергию. 

• Дорогостоящее оборудование

• Небольшая загрузка (примерно 5-8 м3) сводит на нет преимущество скорости процесса при необходимости просушить большое кол-во материала. 

Контактные (кондуктивные) сушильные камеры

Метод основан на передаче тепла древесине через контакт с нагретыми поверхностями. Применяется в производстве тонких и плоских пиломатериалов - таких, как шпон, фанера и т.д. В процессе сушки пиломатериалы зажимаются между металлическими плитами, нагретыми до температуры 150°С. Удаление влаги обеспечивается обдувом вентиляторами, процесс непрерывно контролируется системами автоматики. Нагрев в таких установках осуществляется топочными газами, паром либо токами высокой частоты. 

Преимущества:

• Поскольку пиломатериалы  в процессе сушки находятся под давлением, весь объем нагревается равномерно и одновременно, что полностью исключает деформацию.

• Крайне быстрый цикл сушки - от нескольких минут. 

• Компактные размеры агрегата.

Недостатки:

• Высокая себестоимость кубического метра.

• Пожароопасность - поскольку древесина непосредственно контактирует с нагревающей поверхностью

• Низкая производительность. 

• При излишне большой выдержке возможно потемнение древесины.

Сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ)

Отличительная особенность этого метода - необходимое для испарения влаги тепло не подводится извне, а образуется внутри самого пиломатериала. В ходе сушки древесина располагается между металлическими пластинами, которые подключены к источнику ТВЧ.  При этом наиболее интенсивный прогрев происходит изнутри, в наиболее влажных слоях, обеспечивая интенсивное продвижение влаги от сердцевины к поверхности.

Преимущества:

• Сушка происходит равномерно по всему объему древесины, что снимает напряжение и сводит к минимуму риск возникновения трещин. 

• продолжительность сушки по сравнению с естественной и конвекционной ниже в десятки раз.

• Процесс легко регулируется, можно контролировать перепад температуры между верхними и внутренними слоями

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования.

•  Невысокая производительность при больших расходах электроэнергии  (на 1 кг испаряемой влаги расходуется 2—3,5 квт/ч).

• Требует установки и обслуживания квалифицированными специалистами. 

Конденсационные сушильные камеры

 Сушка производится в камере, полностью изолированной от окружающей среды. В ходе сушки поток теплого воздуха подается к пиломатериалам, где насыщается влагой, испаряющейся из древесины. Далее влажный воздух поступает в конденсационную установку. При достижении точки росы пар превращается в воду, т. е. конденсируется, стекая по стенкам установки, после чего выводится наружу. Важная особенность процесса - сушка происходит при низкотемпературных режимах (около 40С), что обусловлено свойствами фреона. 

Преимущества:

• Мягкое протекание процесса значительно снижает опасность образования трещин и покоробленности.  

• Хорошие показатели сушки древесины твердых пород (таких, как дуб, бук, граб, ясень) и материалов с большим сечением.

• Полная автоматизация процесса, благодаря чему не требуется постоянный контроль персонала. 

Недостатки

• Продожительность сушки по сравнению с конвективными камерами больше в 2-3 раза. 

• Установка дорого обходится в обслуживании.

• Большие затраты на электроэнергию при сушке до низких показателей влажности (8-10%).

• Не подходит для сушки мелких пиломатериалов (пеллеты, опилки, дрова и т.д.)

Заключение

При всем многообразии методов сушки на деревообрабатывающих производствах наиболее популярными остаются естественный и конвективный методы. Такая сушка позволяет заготавливать пиломатериал в больших объемах  при относительно небольших затратах.  Кондуктивные, вакуумные, конденсационные камеры наиболее рационально использовать в качестве вспомогательного варианта, когда необходима более деликатная сушка, либо требуется значительно ускорить процесс без потери качества.