Качество и долговечность древесины напрямую зависит от того на сколько правильно она была высушена и подготовлена. Автоматика сушильной камеры позволяет максимально точно поддерживать заданные режимы сушки древесины и оптимизировать энергозатраты.
Как качественно и быстро высушить доску? Данный вопрос интересует каждого столяра
издревле. Люди издавна занимались запасанием леса на многие годы, чтобы успеть
равномерно его высушить. Дед заготавливал дерево для своего внука, используя сам тот
материал, который оставил ему его дед.
Важность правильно высушенной древесины – колоссальна! К примеру, если деревянная
мебель, которая находится в комнате, изготовлена из слишком влажной древесины, которая
только что спилена, то она рассохнется со временем, потому что дерево способно усыхать
и уменьшаться в размерах, а значит, испортится!
Понятие влажности древесины
Для полного понимания сути сушильного процесса немного окунёмся в теорию.
Процесс удаления влаги из дерева не совсем проста, потому что в самом материале
существует два типа влаги. Древесина состоит из растительных клеток удлинённой формы.
Влага находится в стенках клеток и в их полостях, заполняя микрокапилярную
систему. Влага, что присутствует в пространствах между клетками и в их полостях,
называется свободной межклеточной, а влага в клеточных стенках – связанной
внутриклеточной.
Содержание в древесине связанной влаги ограничено. Состояние, когда клетки древисины внутри себя
содержат максимальное количество влаги, называют пределом их насыщения.
Принято считать, что влажность предела насыщения не зависит от
породы и в среднем составляет 30%. Если влажность дерева выше 30%, то в нем содержится
свободная межклеточная влага. Древесина свежесрубленного или растущего дерева имеет
влажность больше предела насыщения, то есть является сырой.
В зависимости от назначения древесину сушат по-разному.
Древесина высушивается до влажности в 6 - 8 %, когда материал необходим для
механической обработки и сборки изделий для высокоточных ответственных соединений,
которые влияют на эксплуатационные показатели (производство лыж, паркета или
музыкальных инструментов).
Транспортная влажность составляет 18 – 22 %. Именно с таким содержанием воды пиломатериал подходит для перевозки на дальние расстояния в теплую погоду. Высушенная до такой влажности древесина применяется преимущественно в стандартном домостроении, при производстве рядовой тары и когда нет необходимости взаимозаменяемости при сборке.
Столярная влажность разделяется на несколько подвидов. Погонажная продукция (террасная доска, обшивка, доска пола, обналичка) имеет влажность 15 ± 2%. Изделия из древесины (окна, двери, лестницы и элементы интерьера), изготовленные из цельной или клееной древесины, могут содержать влажность от 8 до 15 %.
Влажность мебельная составляет 8 ± 2%, именно при такой влажности дерево демонстрирует самые оптимальные характеристики для обработки, склеивания и последующей эксплуатации. Но обычно принято понижать влажность до 7-10%, совершая частичную стерилизацию древесины и учитывая равномерность влажности по всему дереву, сохранение механических свойств материала, отсутствие поверхностных и внутренних трещин.
Режимы сушки древесины
В зависимости от требований, которые предъявляются к качеству дерева, пиломатериалы можно сушить разными режимами, которые отличаются температурным уровнем. В сушильной камере для древесины в процессе сушки постепенно по ступеням увеличивается температура воздуха и уменьшается относительная влажность агента. Режимы сушки выбирают с учетом толщины пиломатериала, породы древесины, конечной влажности, категории качества высушиваемого дерева и конструкции камеры.
Выделяют режимы низко- и высокотемпературного процесса. Первые режимы предусматривают применение влажного воздуха в качестве сушильного агента, температура которого в начальной стадии составляет меньше 100 градусов. Установлено три категории данных режимов:
- Мягкий режим обеспечивает бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
- Нормальный режим обеспечивает бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
- Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.
По низкотемпературным режимам предполагается трехступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем с каждой ступени на последующую переход можно осуществлять только после достижения материалом определенного уровня влажности, что обусловленно режимом сушки.
Высокотемпературные режимы подразумевают двухступенчатое изменение показателей сушильного агента, причем перейти с первой ступени на вторую можно после достижения древесиной переходной влажности в 20%. Высокотемпературный режим определяется в зависимости от толщины и породы пиломатериалов. Высокотемпературные режимы можно использовать для сушки древесины, которая идет на изготовление не несущих элементов построек и конструкций, в которых допускается потемнение древесины и уменьшение прочности.
Сушильные камеры
Сушильная камера является полностью готовую установку, оснащенную всем необходимым для сушки дерева оборудованием. По устройству сушильные камеры для древесины разделяются на сборно-металлические и изготовленные из строительных материалов. Последние сооружаются непосредственно в цехах или как отдельные здания из материалов, широко используемых в промышленности.
При необходимости использования нескольких сушильных камер их объединяют в единый блок, сооружая общий коридор управления, где размещается разводка теплоснабжения и система автоматического управления всеми камерами. В зависимости от объема загружаемой древесины в камеру, может быть горизонтально- или вертикально-поперечная циркуляция воздуха.
Загрузка пиломатериалов в камеру может осуществляться следующими способами: на тележках в виде штабелей по рельсовому пути, как пакеты вилочным погрузчиком. Перенос теплоты к древесине может выполняться: воздухом, продуктами сгорания или перегретым паром; лучистой теплотой, которая поступает от специальных излучателей; твердым телом, если организовать контакт с нагретой поверхностью; током, который проходит через влажную древесину; высокочастотным электромагнитным полем, которое пронизывает влажное дерево.
Процесс управление сушкой дерева в камере может быть автоматизированным. Автоматика поддерживает заданную влажность и температуру среды в сушильной камере. Температуру регулируют подачей теплоносителя в калориферы или посредством включения-выключения электрического нагревателя, а влажность – посредством использования приточно-вытяжной вентиляции и увлажнительной системы.
В системе управления сушкой древесины есть возможность дистанционного управления влажностью и температурой в камере. При сушке пиломатериала в сушильной камере возникает необходимость контроля влажности древесины, для чего используется дистанционный влагомер, который позволяет проверять влажность дерева в нескольких точках, не заходя в камеру. При отсутствии внешних источников теплоснабжения для сушилки могут применяться автономные отопительные модули и использоваться такие источники энергии как газ, уголь, древесные отходы, электроэнергия и дизельное топливо.
Виды сушильных камер
В реальной жизни используются конвективные сушильные камеры. Необходимая энергия в конвективных сушильных камерах в материал транспортируется с помощью круговорота воздуха, а теплопередача древесине происходит посредством конвекции. Конвективные камеры бывают двух видов – туннельные и камерные.
Туннельные конвекционные сушильные камеры являются глубокими камерами, где проталкиваются пачки штабелей из мокрого конца в более сухой. Данные камеры обязательно заполняют с одного конца, а с другого - опустошаются. Проталкивание штабелей (процесс заполнения камер и опустошения) совершается по одному штабелю с промежутком в 4 - 12 часов. Эти камеры предназначены для больших лесопилок и позволяют совершать исключительно транспортную сушку дерева.
Камерные конвекционные сушильные камеры короче туннельных сушильных камер для древесины, в процессе работы во всей камере поддерживаются одинаковые параметры. При глубине продуваемости больше 2 метров для уравнивания условий сушки дерева используется методика реверсации направления вентиляции. Опустошение и заполнение камеры происходит с одной стороны, если она имеет одну дверь. Известны и прочие системы загрузки, что похожи на процедуру загрузки туннельных камер. Сушить можно любой пиломатериал до любых конечных влажностей, поэтому 90% древесины Европы и России сушится именно в камерных сушилках.
По способу циркуляции бывают камеры с побудительной и естественной циркуляцией. Сушилки с естественной циркуляцией - устаревшие, малопроизводительные, режим сушки в них почти не управляем, равномерность просыхания дерева неудовлетворительная. Для современного строительства такие устройства не рекомендуются, а действующие обязательно подлежат модернизации. Различают по характеру сушильный агент камеры: газовые, воздушные и высокотемпературные, что работают в среде перегретого пара.
Процедура сушки древесины
Перед проведением сушки по выбранному режиму дерево прогревают паром, который подается через увлажнительные трубы, при работающих вентиляторах, включенных обогревательным приборах и закрытых вытяжных каналах. Температура агента в начале прогрева древесины должна быть выше на 5 градусов первой ступени режима, однако не больше 100 градусов по Цельсию.
Длительность начального прогрева зависит от породы древесины и составляет для хвойных пород (сосна, ель, пихта и кедр) 1 - 1,5 часа на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева мягких лиственных пород (осина, береза, липа, тополь и ольха) увеличивается на 25%, а для твердых лиственных пород (клен, дуб, ясень, граб, бук) - на 50% по сравнению с длительностью прогрева хвойных пород.
После начального прогрева начинается процесс сушки по заданному режиму для конкретного вида древесины.
Наша система автоматизации позволяет производить установку в любой тип сушильных камер