Природне та технічне сушіння деревини

Для виготовлення вікон, дверей, меблів, без сумніву, можна застосовувати деревину, висушену технічним способом – у сушильних камерах. Сучасні високотехнологічні сушильні камери дозволяють отримувати деревину без тріщин, змін кольору і поводок. Деревина, висушена на відкритому повітрі протягом багатьох років, має спеціальне призначення – з неї, наприклад, виготовляють сходи (з дуба). Купуючи деревину, слід враховувати, що її вологість не повинна перевищувати 15%, вона має бути позбавлена тріщин, поводок, мати незмінений колір.

Складування деревини

Оптимальне складування призначених для подальшої обробки заготовок має бути таким, щоб їх поверхня не наражалась на вплив вологи і прямих сонячних променів. Краще за все зберігати заготовки у закритому приміщенні з достатнім провітрюванням і складати їх штабелями.

Сушильні камери

Деревина є гігроскопічним матеріалом, тобто деревина, що має вологу, віддає її при відносно сухому повітрі. Після звалу деревина також має готуватися таким чином, аби відповідати певним вимогам з утримання вологи. Так, середній вміст вологи свіжозрубаного дерева становить 70% (волога деревини різних порід може перебувати в межах 30–120%). Після зрубання деревину готують до переробки на верстатах, тому її вологість повинна становити менше 12%. Цього можна досягти завдяки різним способам сушіння, починаючи від природного і закінчуючи технічним. Загалом, сьогодні застосовують виключно швидко технічно просушену деревину, оскільки це має свої переваги:
- короткий час сушіння;
- регулювання вологи, у залежності від подальшої переробки і призначення деревини;
- можливість вимірювання вологи у великій кількості в штабелі для забезпечення рівномірного сушіння, з різницею у волозі не більше 2%;
- боротьба зі шкідниками деревини;
- покращення механічних і технічних особливостей (твердість, відсутність тріщин) за відносно короткий час сушіння;
- у сучасних сушарках процес майже завжди повністю автоматизований, вбудований комп'ютер бере на себе усі можливі процеси управління і слідкує за якістю сушіння. Слід звернути увагу на те, що технічно висушена деревина має бути позбавленою тріщин, поводок і змін кольору, причиною виникнення яких найчастіше є технологічно неправильно прискорене сушіння.

Щоб досягти високої якості деревини за короткі терміни, існують можливості технічного сушіння, які потребують:
- односортності деревини;
- по можливості, рівної товщини деревини;
- по можливості, рівної початкової вологи.

Природне сушіння (на повітрі)

Деревина, висушена на повітрі, застосовується лише для спеціальних цілей, скажімо, для виготовлення сходів із дуба. У цьому випадку деревину складують під дах чи навіс – і сушіння відбувається шляхом вивітрювання вологи. Дерев'яні заготовки складуються таким чином, щоб між ними не було контакту і вітер обвівав їх з усіх боків. Таке сушіння може тривати багато місяців і навіть років.

Сушіння на повітрі з аксіальним обвіюванням

Застосовуючи аксіальне обвіювання, використовують вентилятор зі спрямовуючими щитами, який встановлюється між штабелями деревини. Завдяки цьому методу можна скоротити час сушіння на повітрі. Використовують вентилятори діаметром 70–120 см і потужністю 5000–8000 м3/год. Вентилятор нагнітає сильний потік повітря зі швидкістю приблизно 5 м/с. За нормальних погодних умов (тепло та сухо) можна скоротити час сушіння від кількох тижнів до кількох днів. Спосіб аксіального обвіювання застосовують для попереднього сушіння деревини.

Конвекційна, або класична сушарка

Конвекційні сушарки поділяються на:
а) сушарки з поперечним потоком повітря, коли повітря рухається упоперек штабелів, при цьому можна застосовувати просте штабелювання матеріалу;
б) сушарки з повздовжнім потоком повітря, коли повітря рухається уздовж штабелів; при цьому при штабелюванні необхідно застосовувати металеві рейки.

Різновиди конвекційної сушарки:

1. Низькотемпературна газопарова сушарка.
Цей вид застосовують найчастіше; температура в камері, залежно від бажаного результату, може встановлюватись від 60 до 100 оС, швидкість потоку повітря середовища сушарки становить приблизно 2–3 м/с, пристосування вприскування використовується для створення необхідної суміші води і пари.

2. Високошвидкісна сушарка.
Застосовується для сушіння деревини листяних порід з метою запобігання утворенню тріщин і зміни кольору. Температура в камері – макс. 60 оС, швидкість потоку – від 9 до 15 м/с, необхідне також пристосування вприскування вологи.

3. Високотемпературна газопарова сушарка.
Застосовується для м'якої деревини і червоного бука, оскільки за цього типу сушіння деревина стає темнішою. Температура камери має досягати макс. 130 оС, середовище сушарки – гаряча пара, швидкість потоку – від 3 до 8 м/с, камера має бути надійною для тиску приблизно 2 bar. Процес сушіння проходить на 50% швидше.

Як середовище для сушіння в усіх випадках застосовують підігріте вологе повітря. Його температурний рівень перебуває у межах 60–100 оС, залежно від способу сушіння. На процес сушіння має вплив швидкість потоку середовища сушарки (суміш повітря й водяної пари).

Процес сушіння зі змінними циклами складається з трьох головних етапів:
1. Процес нагрівання.
2. Власне процес сушіння.
3. Процес охолодження.

Конденсаційна сушарка

Принцип роботи цієї сушарки полягає в наступному: сухе повітря витягує з деревини вологу; насичене повітря осушується конденсацією при охолодженні, після чого сухе повітря нагрівається і заново подається на штабелі деревини.

Конденсаційна сушарка деревини є ощадливою, оскільки температура утримується дуже низькою і процес сушіння проходить повільно.

Вакуумна сушарка

Сьогодні через необхідність скорочення часу сушіння деревини все частіше застосовують вакуумне сушіння (вода випаровується з деревини за низьких температур), яке скорочує процес на 25%.

Перевага цього способу очевидна: зниження енерговитрат; деревині не завдається шкода; велика продуктивність; високі показники сушіння. Наступною перевагою є можливість сушіння невеликих об'ємів – міні-вакуумна сушарка вміщує від 0,5 до 0,8 м3 деревини.

Вакуумна камера щільно закривається й, найчастіше, має форму циліндра, який вирізняється за конструкцією (з плитою обігріву чи без неї), а також за об'ємом і довжиною.

Система а).
Оскільки у вакуумі не відбувається передача тепла через повітря, деревина нагрівається за допомогою укладених між нею плит. Волога деревини випаровується ще за низьких температур. Пара, що виділяється з деревини, збирається на конденсаційній поверхні камери, охолоджується, перетворюється на рідину і виводиться.

Система б).
У камерах іншого типу деревина спочатку нагрівається до необхідної температури, а потім створюється вакуум, і процес сушіння протікає настільки довго, наскільки це потрібно для охолодження деревини. Ця змінна дія повторюється аж до досягнення необхідного рівня вологи деревини. Нагріваючі плити у цьому випадку не потрібні.

Високочастотна сушарка

За високочастотного способу сушіння деревина на конвеєрі проходить через індуктор високочастотного електричного поля і сушиться зсередини назовні. Завдяки створенню високочастотного електричного поля молекули деревини постійно переорієнтовуються і збільшують амплітуду коливання. Молекулярне тертя, що з'являється при цьому, нагріває деревину зсередини на 100 оС і випаровує з неї вологу, тим самим суттєво прискорюючи процес сушіння. Високочастотна сушарка існує у двох варіантах: упоперек і вздовж потоку середовища сушарки. Різниця полягає у завантаженні сушильної камери.

Переваги:
- запобігає утворенню тріщин і поводок;
- істотно скорочується час сушіння;
- скорочується кількість персоналу;
- призначена для деревини великих перерізів.

Недоліки:
- висока вартість сушильного обладнання;
- значні енерговитрати;- призначена для великих об'ємів деревини.