Покинуть портал деревообработки   Меценатам  |   Поддержка :  поддержка forestlive.ru  skype   |   лесная отрасль деревообработки письмо   |   лесная отрасль деревообработки  форум

Пороки строения древесины влияющие на качество пиломатериала

Дефекты сушки пиломатериала и обрезной доски

К дефектам сушки относятся коробление и растрескивание пиломатериалов, выплавление смолы на поверхности сортиментов, выпадение сучков, загрязнение дымовыми газами и различные механические повреждения. При сушке пиломатериалов все указанные виды дефектов не допускаются. Рассмотрим причины появлния основных видов дефектов и меры их предупреждения.

Коробление пиломатериалов.

Изменение первоначальной формы обрезной доски или бруса при сушке (или увлажнении) называется короблением. По форме сортимента коробление различается: поперечное желобом, продольное на пласть, продольное на кромку и скручивание.

Коробление вызывается следующими причинами: внутренними напряжениями в растущем дереве; различной усадкой древесины в тангентальном и радиальном направлениях; неравномерным распределением влажности по сечению сортимента при сушке; неправильной укладкой пиломатериалов в штабеле.

коробление обрезных досок коробление обрезного пиломатериала
а — коробление пиломатериалов поперечное желобом;  б — коробление пиломатериалов продольное на пласть; 
в — коробление пиломатериалов продольное на кромку;  г — скручивание; 

Древесина отличается сложным анатомическим строением, поэтому в ее стволе уже при росте дерева возникают значительные внутренние напряжения. При распиловке бревен с такими напряжениями пиломатериалы коробятся. Характерный признак такого коробления в том, что оно проявляется во влажных обрезных досках сразу же после распиловки бревен. Такое коробление чаще всего бывает у пиломатериалов лиственных пород, особенно у бука. Избежать коробления нельзя, его можно только уменьшить. Для этого нужно сушить обрезные доски в выправленном состоянии.

Усушка в тангентальном направлении почти в 2 раза больше, чем в радиальном, поэтому пласть обрезной доски, обращенная к сердцевине, дает меньшую усадку, чем противоположная. Такая обрезная доска при свободном высыхании примет форму желоба, и чем она толще, тем больше коробление. Желоб образуется на наружной пласти обрезной доски. Если высушить сердцевинную обрезную доску, в которой имеется сердцевинная трубка, ее усадка вызовет разнотолщинность: в середине обрезной доски усадка будет меньше (радиальная), у кромок наибольшей (тангентальная).

Доски радиальной распиловки при сушке не коробятся, так как их пласти имеют одинаково выраженные поверхности и, следовательно, одинаковую усадку. Такие доски имеют по ширине почти в 2 раза меньшую усадку, чем доски тангентальной распиловки. Боковые обрезные доски коробятся меньше, чем центральные. И чем дальше от сердцевины они выпилены, тем коробление меньше, так как обе пласти имеют тангенциальный распил. Однако наружная пласть будет все же иметь несколько большую усадку, чем внутренняя. Усадка по ширине крайних боковых досок будет наибольшей.

Содержание ядра, заболони или спелой древесины, а также начальная влажность существенного влияния на коробление не оказывают. На величину коробления влияет разность влажности между поверхностью и центром обрезной доски. Эта разность называется градиентом влажности. Он появляется при сушке и является следствием того, что влага с поверхности досок удаляется значительно быстрее, чем из центра. Градиент влажности по сечению высушиваемых пиломатериалов вызывает внутренние напряжения, которые увеличивают деформацию (коробление).

Много досок коробится при сушке, из-за неправильной укладки их в штабеле. При высыхании обрезной доски приобретают ту форму, которая была им придана первоначально. Если сырую покоробленную обрезную доску выправить и в выправленном положении высушить, она не будет покоробленной. Наоборот, если хорошую, непокоробленную доску уложить неправильно и сушить в деформированном виде, она и после сушки будет деформированной. Это простое правило нужно постоянно помнить и строго им руководствоваться при укладке досок в штабель.

В штабеле на покоробленность досок влияет плоскость подштабельной базы, на которую укладывают доски, ее ступенчатость. Часто бывает так, что брусья, которые соединяют между собой треки, создают неровный, ступенчатый профиль. Отклонения в продольном профиле базы выше 10 Мм вызывают продольную покоробленность нижних 6 ... 10 рядов досок в штабеле. Продольная покоробленность вызывается также и тем, что прокладки, между которыми находятся обрезные доски, расположены не одна над другой, как положено, а смещены в сторону. Тогда под тяжестью вышележащих рядов обрезные доски в местах неправильно расположенных прокладок будут прогибаться и в таком виде останутся после высыхания. Также покоробятся доски, если прокладки будут иметь разную толщину.

Поперечное коробление в виде желоба возникает в верхних рядах штабеля, когда обрезные доски не зажаты и находятся в свободном состоянии, а также и в том случае, когда в одном каком-нибудь ряду штабеля уложены обрезные доски разной толщины. Тонкие обрезные доски, лежащие между прокладками рядом с толстыми, не будут ими прижаты, будут находиться в свободном состоянии и покоробятся так сильно, как позволяет зазор между. прокладками. Незажатые верхние ряды досок дают самое большое количество покоробленных досок. Покоробленные обрезные доски со стрелой поперечного прогиба более 3 мм наблюдаются в пределах верхней 1/3 штабеля. В целом же количество покоробленных досок и заготовок со стрелой поперечного коробления выше 2 мм достигает в отдельных случаях 50% от высушенных. На строгание покоробленных деталей необходимо применять завышенные против нормы припуски, перерезать детали на более мелкие. Обработка покоробленных досок с учетом упомянутых мер дает потерю деловой древесины от 3 до 6%. Чтобы без покоробленности высушить пиломатериал, нужно правильно его уложить в штабель.

Сморщивание древесины.

Сморщивание древесины вызывается большим деформированием древесных клеток при сушке очень влажного материала. Особенно подвержены сморщиванию дуб, ясень, бук, орех, ильм, тополь, ива, кипарис.

Сморщивание древесины происходит при длительной ее обработке воздухом высокой температуры и влажности. Материал при этом пластифицируется. При высыхании древесины воздух не успевает проникнуть внутрь полостей клеток вместо удаляемой влаги. Происходит сильное сжатие, сплющивание клеток. Для предотвращения сморщивания рекомендуется предварительно подсушивать материал в атмосферных условиях или при сушке в камере применять режимы с низкими температурами и влажностью воздуха. Лиственные породы, склонные к сморщиванию, рекомендуется сушить только нормальными режимами.

Для устранения сморщивания рекомендуется обработать материал в течение суток насыщенным паром с температурой до 95° С; при этом он должен увлажниться до предела гигроскопичности. Затем его снова надо сушить при температуре среды не выше 60° С до 15%-ной влажности. Дальше можно повышать температуру режима без опасения, что материал сморщится.

Растрескивание пиломатериалов.

Развивающиеся внутренние напряжения в древесине при сушке и неодинаковая усадка в радиальном и тангентальном направлениях вызывают ее растрескивание — разрывы древесины вдоль волокон.

Трещины на сортиментах делятся на пластевые, выходящие на пласть и торец, кромочные, выходящие на кромку или на кромку и торец, торцовые, выходящие на торец сортимента и не имеющие выхода на боковые поверхности. По глубине трещины подразделяются на неглубокие, если глубина их не более 1/10 толщины сортимента, и глубокие, если они глубже 1/10 толщины. Сквозные, имеющие выходы на обе боковые поверхности сортимента. По ширине трещины делятся на сомкнутые, если ширина их не более 0,2 мм, и разошедшиеся, если ширина более 0,2 мм.

Торцовые трещины.

Торцы древесины высыхают значительно быстрее остальной части сортимента. Их влажность быстро становится ниже предела гигроскопичности. Понижение влажности вызывает усадку, появление напряжений растяжения. Если напряжения растяжения будут больше предела прочности древесины при растяжении поперек волокон, древесина будет разрываться, появятся трещины.

Первые трещины появляются в поздней древесине годичного слоя. Затем они углубляются, появляются новые. Вскоре все сечение торца покрывается сетью мелких трещин. Затем одна из трещин получает преимущественное развитие. Разрыв древесины образуется на границе между сердцевинными лучами и древесными волокнами. Дуб, бук, платан и некоторые другие, имеющие широкие лучи, больше растрескиваются, чем те породы, которые имеют узкие лучи. Для сосновых и березовых досок толщиной 50 мм предельно допустимый перепад влажности по длине обрезной доски у торца на расстоянии 100 мм должен быть меньше 8%. Превышение этого перепада вызывает растрескивание.

Часто обрезные доски поступают в камеру уже подсушенными в атмосферных условиях и с трещинами на торцах. У таких досок перепад влажности у торцов значительно (в 1,5 ... 2,5 раза) бпревышает допустимый. Чтобы предотвратить образование сквозных трещин, за сушкой такого материала нужно наблюдать особенно тщательно. Перед сушкой трещины на обрезных досках необходимо отметить мелом и следить за их развитием. Торцовые трещины при сушке изменяют свои размеры по ширине. Их наибольшая ширина бывает примерно в течение 1/3—1/4 общей продолжительности сушки, а затем при средней текущей влажности материала 25 ... 20% начинают постепенно закрываться. К концу сушки трещины по ширине закрываются так, что становятся едва заметными. Заготовки или обрезные доски с торцовыми трещинами для изделий непригодны. Их обрезают. В результате этой операции древесина расходуется нерационально.

устройство сушилки для обрезной доски
1 — штабель;  2 — вал; 
3 — торцовые экраны; 

Чтобы предохранить высушиваемый материал от растрескивания, надо уменьшить скорость испарения влаги с торцов, а это достигается уменьшением интенсивности омывания их воздухом. Для этого необходимо применять одно из рекомендованных мероприятий: применять широкие или Г-образные прокладки по краям штабеля, увлажнять торцы штабелей водой во время сушки; покрывать торцы досок различными химическими составами; закрывать торцы штабелей термостойкой, влагонепроницаемой тканью; устраивать экраны для защиты торцов штабелей от чрезмерного омывания воздухом. Лучшим из этих способов является установка экранов. Экраны в зоне торцов создают более мягкий микроклимат и обеспечивают тем самым условия для медленного их высыхания.Они расположены сбоку штабелей и закрывают проход циркулирующему воздуху в промежутках между торцами двух соседних штабелей и между штабелями и торцовыми стенами камеры . Это устройство годится для любого типа камер периодического и непрерывного действия. Экраны делают из алюминия толщиной 1,5 ... 2,0 мм или из бакелизированной фанеры толщиной 3,0 ... 4,0 мм на легких дюралевых каркасах. Ширина экранов 0,5 ... 0,6 м. Концы штабелей должны быть перекрыты боковыми экранами на 150 ... 200 мм.

Экраны шарнирно подвешивают на двух рычагах, закрепленных на трубе, идущей вдоль боковых стен камеры. Труба легко поворачивается рукояткой из коридора управления. При загрузке штабелей экраны отводят к стене. После загрузки их прижимают к штабелям. Прост и достаточно эффективен способ защиты торцов широкими (25X100 мм) или специальными Г-образными прокладками . Сущность его заключается в том, что прокладки замедляют испарение влаги через торцы и пласти досок в их приторцовой зоне.

прокладки для сушки обрезной доски
I — межрядовые и межпакетные прокладки;  II, III — межрядовые прокладки для закладки контрольных образцов; 
IV, V — прокладки для предотвращения торцевого растрескивания досок. 

При ручной укладке пиломатериалов в штабель на стандартных прокладках сечением 25X40 мм рабочий укладчик всегда стремится сдвинуть их от торца, чтобы они не упали при укладке следующих досок. Торец обрезной доски оказывается свободным, и это приводит к образованию трещин. При применении специальных прокладок этого можно избежать.

Увлажнение торца штабеля — тоже простой способ, не требующий больших затрат. Он рекомендуется при использовании в штабеле обычных стандартных или специальных широких прокладок, но не рекомендуется при использовании Г-образных. При этом способе торцы пиломатериалов должны периодически смачиваться разбрызгивающим устройством.

Смачивают торцы тогда, когда на них появляются мелкие трещины. Это прекращает развитие торцовых и торцово-пластевых трещин. Для наблюдения за состоянием торцов обрезных досок в штабеле во время сушки устраивают смотровой иллюминатор с освещением.

Возможен вариант защиты торцов термо-и влагостойким эластичным ковриком. Его размещают между торцами двух соседних штабелей.

Их применение целесообразно при сушке как хвойных, так и лиственных пород древесины.

Поверхностные и внутренние трещины.

Поверхностные трещины образуются в первый период сушки на наружной пласти и на кромках досок. На внутренней пласти, как правило, трещин не бывает. Все трещины направлены по сердцевинным лучам.

Трещины после образования при неправильной сушке углубляются и расширяются. Их увеличение продолжается до тех пор, пока не станет усыхать центральная часть обрезной доски и знак напряжений в древесине не изменится на обратный. После перемены знака напряжений поверхностные трещины начнут закрываться. К концу сушки они могут быть совершенно незаметны. Однако качество досок от этого не улучшится, их прочность будет пониженной.

Наиболее трудно без трещин высушить сердцевинные обрезные доски. Причина растрескивания — анизотропия усадки древесины. Имеющаяся в середине доски сердцевинная трубка усыхает больше по длине кольца, чем по радиусу, поэтому при сушке она разрывается, и обрезная доска трескается. Если сушка необходима, в высушиваемых деталях надо удалить сердцевинную трубку. В обрезных досках целесообразно делать по трубке продольный пропил глубиной до сердцевины обрезной доски и по всей ее длине, а после сушки пропил заделать рейкой на клею.

Причина появления поверхностных трещин — жесткий режим сушки. Следовательно, чтобы не допустить или прекратить их образование, нужно смягчить режим, снизить интенсивность сушки. Это достигается увлажнением воздуха в камере (влаготеплообработкой).

Внутренние трещины образуются во второй половине сушки; когда начинает усыхать середина доски и когда характер напряжения изменяется — появляются сжимающие напряжения на поверхности и растягивающие внутри. Эти напряжения постепенно возрастают и при больших остаточных деформациях в наружном слое могут разорвать волокна внутри древесины, в результате чего образуются внутренние трещины.

Внутренние трещины могут образовываться в древесине и после сушки. Это случается, если штабель выгружен из камеры с непросушенной древесиной, без кондиционирования. Такой материал будет трескаться на складе при выравнивании в нем влажности. Это сопровождается характерным треском.

Материал с внутренними трещинами непригоден для дальнейшей обработки. Чтобы избежать внутреннего растрескивания древесины, необходимо подвергать материал влаготеплообработке.

Сайт разработан на ExpressionEngine
Copyright © ForestLive.ru, 2008-2013  ·  Все права принадлежат ForestLive.ru